氯化氫生產(chǎn)中送氣工序的DCS控制方法開發(fā)與應(yīng)用

李 濤，王 飛，安豐穎

（新疆天業(yè)集團(tuán)天能化工有限公司，新疆石河子832000）

天能化工有限公司聚氯乙烯項(xiàng)目氯化氫合成生產(chǎn)中，氯氫處理后的氯氣、氫氣在蒸汽石墨合成爐內(nèi)燃燒，生成的氯化氫氣體經(jīng)冷卻后，送往氯乙烯車間，該過(guò)程俗稱送氣。送氣工序操作存在人工操作耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，并且操作步驟多，人工操作影響大，易出現(xiàn)操作失誤造成系統(tǒng)不穩(wěn)定等問(wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題，嘗試通過(guò)對(duì)操作過(guò)程進(jìn)行全面分析，研究智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)正常生產(chǎn)及異常生產(chǎn)中送氣工序操作的智能化控制，形成一套關(guān)鍵參數(shù)控制、異常工況平穩(wěn)切換和精準(zhǔn)操作的控制系統(tǒng)，對(duì)于生產(chǎn)安全及產(chǎn)品質(zhì)量是非常重要的。

1 工藝流程

合成爐生產(chǎn)的氯化氫氣體從合成爐的冷卻器底部導(dǎo)出，進(jìn)入氯化氫分配臺(tái)，由分配臺(tái)調(diào)節(jié)閥（送往降膜吸收器吸收產(chǎn)鹽酸）、（送往下游工序合成生產(chǎn)PVC）控制氯化氫去向。

送氣過(guò)程中同時(shí)關(guān)閉調(diào)節(jié)閥（送往降膜吸收器吸收產(chǎn)鹽酸）至全關(guān)，打開調(diào)節(jié)閥（送往下游工序合成生產(chǎn)PVC）至全開，且爐壓大于氯化氫總管壓力，氯化氫合成工序工藝流程示意圖見圖1。

2 背景技術(shù)

圖1 氯化氫合成工序工藝流程示意圖

氯化氫合成工序生產(chǎn)過(guò)程中涉及到氫氣、氯氣、氯化氫等危險(xiǎn)氣體，傳統(tǒng)生產(chǎn)模式中自動(dòng)化程度較低，送氣操作經(jīng)歷了現(xiàn)場(chǎng)純手動(dòng)（操作閥門為手動(dòng)控制閥）到遠(yuǎn)程手動(dòng)（操作閥門為氣動(dòng)控制閥）。現(xiàn)有技術(shù)存在以下缺陷。（1）合成爐爐壓調(diào)解不及時(shí)，造成進(jìn)爐氫氣、氯氣配比失調(diào)，送氣時(shí)若氫氣過(guò)量，影響后續(xù)工段轉(zhuǎn)化率，甚至嚴(yán)重超標(biāo)后形成爆炸性混合氣體，影響設(shè)備安全；送氣時(shí)若氯氣過(guò)量，游離氯超標(biāo)，勢(shì)必影響氯乙烯合成工段生產(chǎn)安全。（2）總管氯化氫壓力小于爐壓，造成總管氯化氫氣體倒壓回到合成爐及吸收塔，甚至使乙炔氣反串至合成氯化氫主管，極易發(fā)生爆炸事故。（3）氯化氫送氣工序自動(dòng)化程度相對(duì)落后，勞動(dòng)強(qiáng)度大、事故率較高，因工人操作不當(dāng)造成的生產(chǎn)事故時(shí)有發(fā)生。

3 技術(shù)方案

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，經(jīng)過(guò)不斷的討論和實(shí)踐，終于實(shí)現(xiàn)氯化氫生產(chǎn)中一鍵完成送氣工序的DCS控制方法，該方法操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性好，真正實(shí)現(xiàn)了氯化氫送氣工序的自動(dòng)化控制，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且降低了生產(chǎn)成本。

所采取的技術(shù)方案是氯化氫生產(chǎn)中送氣工序的DCS控制方法，在氯化氫中控操作平臺(tái)設(shè)置一鍵送氣啟動(dòng)按鈕，程序步驟如下。

（1）開始送氣，中控按下一鍵送氣啟動(dòng)按鈕，DCS系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)啟動(dòng)軟鍵，若程序啟動(dòng)正常進(jìn)入下一步，否則啟動(dòng)程序結(jié)束；

（2）送氣電磁閥開啟；

（3）去吸收調(diào)節(jié)閥、送氣調(diào)節(jié)閥互鎖自動(dòng)解鎖，計(jì)算吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值，該設(shè)定值隨爐壓實(shí)時(shí)變化，去吸收調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)閉；

（4）當(dāng)爐壓值大于氯化氫總管壓力顯示值時(shí)，送氣調(diào)節(jié)閥開啟設(shè)定閥位（5%～30%），當(dāng)爐壓值大于氯化氫總管壓力值設(shè)定值時(shí)，送氣調(diào)節(jié)閥以固定速度開啟；

（5）送氣調(diào)節(jié)閥給定初始閥位；

（6）計(jì)算爐壓和總管壓力差；

（7）當(dāng)爐壓差大于爐壓差設(shè)定值時(shí)進(jìn)入下一步，否則等待；

（8）送氣調(diào)節(jié)閥加設(shè)定閥位；

（9）當(dāng)吸收調(diào)節(jié)閥閥位開度小于設(shè)定值時(shí)（0～5%），進(jìn)入下一步；

（10）吸收調(diào)節(jié)閥關(guān)閉，吸收調(diào)節(jié)閥設(shè)定值（40～70 kPa），吸收調(diào)節(jié)閥狀態(tài)為自動(dòng)；

（11）送氣調(diào)節(jié)閥閥門全開，吸收水調(diào)節(jié)閥設(shè)定值（1～5 m3/h），吸收水調(diào)節(jié)閥狀態(tài)為自動(dòng)；

（12）吸收調(diào)節(jié)閥、送氣調(diào)節(jié)閥自動(dòng)連鎖，啟動(dòng)軟鍵復(fù)位，送氣程序結(jié)束。

4 效果

（1）實(shí)現(xiàn)了氯化氫生產(chǎn)中一鍵完成送氣工序的DCS控制方法；

（2）使合成爐爐壓及時(shí)、穩(wěn)定調(diào)解，避免了進(jìn)爐氫氣、氯氣配比失調(diào)造成的安全隱患；

（3）可有效避免總管氯化氫壓力小于爐壓，總管氯化氫氣體倒壓回到合成爐及吸收塔的安全隱患；

（4）操作簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高、安全系數(shù)高、穩(wěn)定性好，真正實(shí)現(xiàn)了氯化氫送氣工序的自動(dòng)化控制，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，而且降低了生產(chǎn)成本。

5 結(jié)語(yǔ)

該套控制程序的應(yīng)用為氯化氫合成工序最復(fù)雜繁瑣的操作縮短了時(shí)間，將原操作完成時(shí)間由單人操作單臺(tái)合成爐7～10 min，縮短至4 min以內(nèi)。可廣泛應(yīng)用于氯化氫生產(chǎn)中送氣工序的控制工藝中，包括異常情況緊急送氣，正產(chǎn)情況下氯化氫合成爐停車切換，使用范圍更廣。